CN110052955B - 载体的制造方法及晶圆的双面研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种载体的制造方法，用于制造载体，载体形成有支承孔，被配设于研磨晶圆的双面的双面研磨机中的贴附有研磨布的上定盘及下定盘之间，支承孔为用于在研磨时支承被包夹于上定盘及下定盘间的晶圆，其中载体的制造方法包含：准备作为用于制造载体的材料的原料板材的步骤；于原料板材形成支承孔的步骤；以及将形成有支承孔的原料板材，以250μm以上的研光量进行研光加工的步骤，该载体的制造方法能够制造翘曲少的双面研磨装置用载体。

Description

载体的制造方法及晶圆的双面研磨方法
技术领域
本发明涉及一种关于同时研磨晶圆的双面的双面研磨装置用的载体的制造方法，以及关于使用该载体研磨晶圆的双面的研磨方法。
背景技术
半导体晶圆等的晶圆研磨包含有双面研磨及单面研磨的手法。其中，用以进行双面研磨的装置，具有于上定盘及下定盘贴附有研磨布(亦称为研磨垫)，且于其间放入载体(亦称为加工载体)的构造(例如专利文献1、专利文献2)。双面研磨中，进一步为将晶圆准备于形成在载体的支承晶圆用的孔(孔洞)，自上定盘滴下研磨浆而进行研磨的构造。此处，使存在于研磨布间的载体旋转而进行晶圆的双面研磨。如此进行载体的旋转的构造，通常为于上下定盘的内外周配置针柱，于该针柱间配置外周为齿轮形状的载体而将载体旋转。
图11是说明以一般的双面研磨装置进行的晶圆的研磨的概略说明图。如图11所示，双面研磨装置用载体101，通常形成为较晶圆W薄的厚度，具备有用以将晶圆W支承于双面研磨装置120的上定盘108与下定盘109之间的指定位置的支承孔104。
晶圆W被插入于此支承孔104而被支承，晶圆W的上下表面以设置于上定盘108及下定盘109的相对向的面的研磨布110夹住。
此双面研磨装置用载体101，与太阳齿轮111及内齿轮112啮合，通过太阳齿轮111的驱动旋转而自转且公转。并且，通过于研磨面供给研磨剂的同时使上定盘108及下定盘109互相为逆方向旋转，而以贴附于上下定盘的研磨布110同时研磨晶圆W的双面。
于如此的晶圆W的双面研磨步骤中所使用的双面研磨装置用载体101以金属制为主流。因此，为了保护晶圆W的周缘部不受金属制的载体101所致的损伤，一般沿着形成于载体101的支承孔104的内周部安装有树脂制的插入件103。又载体101亦能够形成有支承孔104以外的孔113。
一般而言，载体为将原料的板材激光加工，进行在形成支承孔(晶圆准备孔)及舍弃孔的同时使外周为齿轮形状的加工后，进行热处理、研光及抛光加工，除去激光加工时的残留扭曲而制造。
但是，使用已知的双面研磨装置用载体的双面研磨，具有晶圆的研磨量的差异为大，而有平坦度质量低落的状况的问题。
〔现有技术文献〕
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2013-235898号公报
[专利文献2]日本特开2011-025322号公报
发明内容
〔发明欲解决的问题〕
如同上述，于双面研磨装置中，载体于上下的研磨布间旋转。因此，与研磨对象的晶圆一起被研磨。此时，若是载体的翘曲大则与研磨布的接触压力将产生差异，同时加工中的晶圆的平坦度会恶化。这是由于晶圆的平坦度形状控制手段的晶圆与载体厚度间的差距的控制产生错乱。
鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供能够制造翘曲少的双面研磨装置用载体的制造方法。
〔解决问题的技术手段〕
为了达成上述目的，本发明提供一种载体的制造方法，用于制造一载体，该载体形成有一支承孔，被配设于研磨一晶圆的双面的双面研磨机中的贴附有研磨布的一上定盘及一下定盘之间，该支承孔为用于在研磨时支承被包夹于该上定盘及该下定盘间的该晶圆，其中该载体的制造方法包含：准备作为用于制造该载体的材料的一原料板材的步骤；于该原料板材形成该支承孔的步骤；以及将形成有该支承孔的该原料板材，以250μm以上的研光量进行研光加工的步骤。
本发明的载体的制造方法，由于在原料板材的研光加工中确保250μm以上的研光量，与已知之制造方法相比能够将载体的残留扭曲缩小。因此，通过本发明，能够制造翘曲少的双面研磨装置用载体。
此时，作为该原料板材，以使用金属制的板材为佳。
通过使用如此的金属制的原料板材，能够制造金属制的载体。如此的载体能够适合作为双面研磨装置用载体使用。
又该支承孔的形成以通过激光加工进行为佳。
如此，通过激光加工形成支承孔，由此能够简单且精密地形成支承孔。又在通过激光加工形成支承孔的载体的制造方法中，能够特别适合采用本发明。
又以进一步于至少该支承孔形成后，具有将该原料板材热处理的步骤，以及于研光加工后，具有将该原料板材抛光的步骤为佳。
如此，通过于载体的制造时除了研光以外更具有热处理步骤及抛光步骤，能够更加有效地进行载体的残留扭曲除去。
又以进一步于至少形成该支承孔后，具有沿着形成于该原料板材的该支承孔的内周，将具有与被支承的该晶圆的周缘部接触的内周面的环状的插入件予以配置的步骤为佳。
如此，本发明中，能够具有于支承孔配置插入件的步骤。又通过于支承孔配置插入件，在晶圆的双面研磨时，能够更适当地进行通过支承孔的晶圆的支承。
又以于至少该研光加工前，对该原料板材，在形成该支承孔以外的孔的同时将该原料板材的外周加工为齿轮状为佳。
通过如此加工原料板材，能够对载体形成支承孔以外的孔，又能够将载体外周加工为齿轮状。具有如此形状的载体，能够适合使用于载体的双面研磨。
又本发明提供一种晶圆的双面研磨方法，将通过上述任一种的载体的制造方法所制造的载体配设于贴附有研磨布的上下定盘之间，将晶圆支承于形成于该载体的支承孔并且包夹于该上定盘及该下定盘之间而进行双面研磨。
本发明中，如同上述，能够制造翘曲少的双面研磨装置用载体。通过使用如此翘曲少的载体将晶圆双面研磨，能够抑制晶圆研磨中的晶圆的研磨量的差异。
〔对照现有技术的功效〕
依据本发明的载体的制造方法，与已知的制造方法相比能够将载体的残留扭曲缩小。因此，通过本发明，能够制造翘曲少的双面研磨装置用载体。又通过使用如此的翘曲少的载体将晶圆双面研磨，能够抑制晶圆研磨中晶圆的研磨量的差异。结果能够使晶圆的平坦度质量提升。
附图说明
图1是用以概略说明本发明的载体的制造流程及载体中的残留损伤的变化的模式图。
图2是显示本发明的载体的制造方法的流程的流程图。
图3是显示测定本发明的载体的翘曲的结果图(实施例1)。
图4是显示实施例及比较例中所得的载体的研光量与翘曲量的关系的量表图。
图5是显示差距(载体厚度与晶圆厚度的差)与晶圆平坦度的关系的量表图。
图6是显示载体本身的翘曲量与研光量的差异的量表图。
图7是显示载体间的翘曲量与研光量的差异的量表图。
图8是比较以实施例1及比较例2的载体进行晶圆加工时的晶圆的平坦度的量表图。
图9是用以简略说明已知的载体的制造流程及载体中的残留损伤的变化的模式图。
图10是显示已知的载体的翘曲的测定结果的影像(比较例2)。
图11是说明使用一般所用的双面研磨装置的晶圆的研磨的概略说明图。
具体实施方式
如同前述，为了改善晶圆的平坦度，也期望载体的翘曲小。载体的翘曲，由于自载体原料的板材通过激光加工至载体形状的切断所产生的翘曲为大，过往于加工后，以通过热处理及研光除去加工残留扭曲的步骤使其改善。但是，根据本申请发明人等的研讨，得知了已知的研光量(例如80μm)，并非能够除去充分的加工残留扭曲的研光量。能够通过将残留加工扭曲尽可能除去以缩小载体的翘曲，又为了使残留加工扭曲缩小，能够以增加研光的加工量而除去残留扭曲来应对。
为了解决如同上述的已知的问题，本申请的发明人等反复精心研讨，而完成了如下述的本发明。本发明为一种载体的制造方法，该载体配置于研磨晶圆的双面的双面研磨装置中，贴附有研磨布的上下定盘之间，该载体形成有用以将研磨时被包夹于上下定盘间的晶圆予以支承的支承孔。本发明中，至少具有以下的步骤。首先，准备用以制造载体的材料的原料板材(步骤a)。接着，于上述原料板材形成支承孔(步骤b)。接着将形成有支承孔的原料板材，以250μm以上的研光量进行研光加工(步骤c)。即本发明为了制造载体翘曲少的载体而规定几乎没有加工残留扭曲的研光量。
以下，关于本发明，虽作为实施形态之一例参照图而详细说明，但本发明并非限定于此。图1是用以概略说明本发明的载体的制造流程及载体中的残留损伤的变化的模式图。
〔步骤a：原料板材〕
如同上述，于步骤a中，首先准备作为用以制造载体的材料的原料板材。如此的原料板材，以为金属制的板材为佳。作为金属亦能够使用合金。具体而言，能够使用钛制或不锈钢(SUS)制的板材。原料板材通常通过轧制等加工为板状。此时，如图1的(a)所示，加工扭曲残留于原料板材11。图中，将加工扭曲通过直线显示其模式。
〔步骤b：支承孔的形成〕
如同上述，于步骤b中，于原料板材形成支承孔(亦称为晶圆准备孔)。此时，支承孔的形成以通过激光加工进行为佳。这是由于能够简单且精度良好地形成支承孔。但是，亦能够应需求将激光加工以外的方法取代激光加工，或是加入于激光加工而采用。
此时，以将原料板材几乎加工为载体的形状为佳。具体而言，例如能够对于原料板材，形成支承孔以外的孔。所谓“支承孔以外的孔”是指支承晶圆的孔以外的孔。能够使此孔发挥作为于双面研磨装置中使研磨浆通过而供给的孔的功能。又通过具有支承孔以外的孔能够减少载体的加工扭曲的影响。由此，能够更有效地抑制载体的的翘曲。亦能够如此于板材形成所谓“舍弃孔”。又能够在形成支承孔的同时将原料板材的外周加工为齿轮形状。如此的支承孔以外的孔的形成及板材外周的形状加工，以与支承孔的形成同样通过激光加工而进行为佳。
这些对原料板材的支承孔的形成、支承孔以外的孔的形成及外周的形状加工，必须至少在研光加工前进行。
于步骤b中，如图1的(b)所示，通过支承孔等的形成，加工为载体形状后的板材12的加工扭曲变大，且产生板材的翘曲。
〔步骤c：研光加工〕
如同上述，于步骤c中，将形成有支承孔及应需求所形成的支承孔以外的孔及外周的齿轮形状的原料板材，以250μm以上的研光量进行研光加工。经过研光加工能够得到图1的(c)所示的载体13。本发明中，以此研光加工中以250μm以上的研光量加工为特征。本发明中，由于将研光量确保为250μm以上的较已知大的量，因此如图1的(c)所示，载体13中加工扭曲的残留量减少。
〔其他步骤〕
本发明的载体的制造方法中，亦能够包含热处理，对支承孔的插入件的插入及抛光等其他步骤。包含有其他步骤的本发明的载体的制造方法的流程显示于图2。
如图2的步骤S21、S22所示，准备原料板材，形成支承孔。这些的步骤S21、S22，分别与上述的步骤a、步骤b相同。本发明的载体的制造方法中，如图2的步骤S23所示，能够于至少形成支承孔(步骤S22、步骤b)后，具有将原料板材进行热处理的步骤(S23)。通过此热处理步骤，能够更加有效地进行载体的残留扭曲的除去。
又能够于至少形成支承孔(步骤S22、步骤b)后，具有沿着形成于该原料板材的该支承孔的内周将具有与被支承的晶圆的周缘部接触的内周面的环状的插入件予以配置的步骤(步骤S24)。另外，插入件能够适当使用芳族聚酰胺树脂等树脂制之物。又作为插入件，能够将预先形成为环状之物沿支承孔的内周予以配置，亦能够如专利文献2所记载，将母材装着于支承孔后，进行形成与所支承的晶圆的周缘部接触的环状的内周面的加工。插入件的配置(插入)步骤(步骤S24)，由于插入件通常为树脂制，因此以于热处理步骤(步骤S23)更为之后进行为佳。
进一步，亦能够于研光加工(步骤S25、步骤c)后，进一步具有将原料板材抛光的步骤。通过如此的抛光步骤(步骤S26)，能够更加有效地进行载体的残留扭曲的除去。
又本发明中研光加工的研光量以250μm以上即可，能够追加上述步骤以外的必要的步骤。
如同上述，本发明中，在将原料板材进行研光加工时，以250μm以上的研光量来加工为特征。相对于此，已知进行的载体的制造，例如将厚度850μm的原料板材激光加工后进行热处理，作为研光量以80μm为目标值进行研光加工。已知载体的翘曲的规格为150μm以下(若载体的翘曲为150μm以下则视为规格内而合格)。另外，载体的翘曲测定为将载体放置于基准石盘，通过厚度仪测定位移。
如同上述由于本发明中需要250μm以上的研光量，原料板材必须要有适当的厚度。载体的厚度及原料板材的厚度，能够应晶圆双面研磨装置中研磨的晶圆的厚度的规格等，分别适当设定。例如，能将原料板材的厚度设定为1100μm，将研光量设定为250μm。其他亦能够应晶圆的厚度将原料板材的厚度设定为800μm以上且1400μm以下的范围，使研光量的范围为250μm以上。虽然使研光量为250μm以上便为足够，但亦能够为300μm以上，亦可为350μm以上。另一方面，研光量的范围的上限虽无特别限定，但由于会造成材料浪费，能够为例如500μm。
自节省载体材料的角度来看，以研光量少为佳，因此已知的研光量虽然为80μm等较小的值，但本发明的载体的制造方法中，由于上述的理由而使原料板材的研光量为250μm。
通过本申请的发明人等的研讨，得知依照以载体的厚度调整所进行的研光的加工量(研光量)的差异，加工载体的翘曲由于加工残留扭曲有差异，该载体的翘曲影响晶圆研磨中的晶圆加工量(研磨量)的差异，而使平坦度质量降低。
双面研磨所得的晶圆的平坦度质量，为通过载体厚度与晶圆厚度的差距所控制。将此差距(载体厚度与晶圆厚度的差)与晶圆的平坦度的关系显示于图5。晶圆的平坦度以SFQR显示。
SFQR为表面基准的区域平坦度指针，依各区域分别评估。SFQR为于半导体晶圆表面上决定任意尺寸(例如26mm×8mm)的方格，定义为以对此方格表面通过最小平方法所求取的面作为基准面时，自此基准面的正及负的误差范围。又SFQRmax的值表示给予的晶圆上的各区域中SFQR的最大值。
如同上述，双面研磨所得的晶圆的平坦度质量，为通过载体厚度与晶圆厚度的差距所控制。但是，由于载体的翘曲，作为基准的载体厚度不均而自最佳的差距偏误而晶圆外周部的平坦度则会恶化。如自图5所知，若是偏离适当差距则晶圆的平坦度恶化。
近来一般所使用的载体，为例如研光量的目标值为80μm的产品，翘曲量为约85μm。这是由于虽然作为载体材料的原料板材的残留加工扭曲中参差为大，并非为稳定的载体翘曲量，但由于出货检查将翘曲量为150μm以下之物接受为合格，因此翘曲量不会超过150μm。但是，即使是翘曲量85μm的载体，亦因近年来平坦度规格变严格，而必须要减少载体的翘曲量所致的平坦度恶化。
于图9显示用以简略说明已知的载体的制造流程及载体中的残留损伤的变化的模式图。图9的(a)、(b)所示的步骤中，与图1的(a)、(b)所示的相同，准备原料板材51，进行形成支承孔等而加工为载体形状后的板材52。由于已知的研光量为如80μm的少，如图9的(c)所示加工扭曲亦残留于载体53中。
〔晶圆的双面研磨方法〕
能够使用如同上述的本发明的制造方法所制造的载体将晶圆双面研磨。具体而言，于贴附有研磨布的上下定盘间配设通过本发明的载体的制造方法所制造的载体。接着，将晶圆支承于形成于该载体的支承孔，包夹于上下定盘之间而进行双面研磨。
〔实施例〕
以下虽显示本发明的实施例及比较例以更加具体说明本发明，但本发明并非限定于这些。
〔实施例、比较例〕
使用同一批次的原料板材改变研光量而调查载体的翘曲。结果如以下所示，确认到以250μm以上的研光量进行研光加工，由此载体的翘曲量成为饱和状态。如此，得知能够通过使载体为研光量为250μm以上以解决问题。
实施例及比较例的载体的制造，为与图2相同的流程。准备原料板材(钛制)(步骤S21)后，通过激光加工形成支承孔及支承孔以外的孔，并对外周进行齿轮形状的加工(步骤S22)。之后，进行热处理(步骤S23)、插入件插入(步骤S24)、研光加工(步骤S25)及抛光加工(步骤S26)，除去激光加工时的残留扭曲。使研光加工中的研光量为42.5μm(比较例1)、80μm(比较例2)、170μm(比较例3)、250μm(实施例1)、340μm(实施例2)、425μm(实施例3)、510μm(实施例4)。又调整原料板材的厚度以使制造的载体的厚度固定为775μm。
图3显示实施例1(研光量250μm)的载体的翘曲分布。翘曲量为38μm。图10显示比较例2(研光量80μm)的载体的翘曲分布。翘曲量为85μm。
使用各实施例及比较例所制造的载体进行半导体晶圆的双面研磨。晶圆的双面研磨加工条件及质量评价条件如以下所示。
研磨加工条件
装置：不二越机械制双面研磨机 DSP-C70
加工晶圆：直径300mm P-品<110>
加工组件：研磨布 硬质发泡聚胺酯垫
研磨浆 NaOH基底胶体二氧化硅
加工负重 150g/cm2
加工旋转 上定盘 -13.4rpm 下定盘 35rpm
内齿轮旋转 7rpm 太阳齿轮旋转 25rpm
质量评价条件
装置：WaferSight2 KLA制平坦度测试仪
图4是比较各实施例及比较例的载体的载体翘曲量的量表图。可得知只要研光量在250μm以上则载体的翘曲的改善皆几乎为饱和状态。
为了比较实施例1与比较例2，于图6显示载体本身的翘曲量与研光量的差异的量表图，而于图7显示载体间的翘曲量与研光量的差异的量表图。由于改变载体研光量而减少载体的翘曲量变得可能，双面研磨加工时准备的例如5片的载体间的差异变小。进一步载体本身的翘曲量变小，决定双面研磨中晶圆的平坦度质量，载体厚度与晶圆厚度的差距控制的精度提升，晶圆外周部的平坦度变好。
于图8显示比较以实施例1及比较例2的载体进行晶圆加工时的晶圆的平坦度(SFQR(max)、区域26×8mm、最外周除外区域2mm)的量表图。此为使用上述质量评价装置而测定的结果。又将结果显示于表1。
【表1】
比较例2 实施例1
SFQR(max)的平均值(nm) 8.22 7.31
SFQR(max)的标准偏差(nm) 1.484 0.895
SFQR(max)的最大值(nm) 11.2 8.7
SFQR(max)的最小值(nm) 6.5 6.0
通过如同实施例1使研光量为250μm，相较于研光量为80μm的比较例2，更能够改善晶圆的平坦度。
另外，本发明并不为前述实施例所限制。前述实施例为例示，具有与本发明的申请专利范围所记载的技术思想为实质相同的构成，且达成同样作用效果者，皆包含于本发明的技术范围。
【符号说明】
11、51 原料板材
12、52 加工为载体形状的板材
13、53 载体
101 载体
103 插入件
104 支承孔
108 上定盘
109 下定盘
110 研磨布
111 太阳齿轮
112 内齿轮
113 支承孔以外的孔
120 双面研磨装置
W 晶圆

Claims (15)

1.一种载体的制造方法，用于制造载体，该载体形成有支承孔，被配设于研磨晶圆的双面的双面研磨机中的贴附有研磨布的上定盘及下定盘之间，该支承孔为用于在研磨时支承被包夹于该上定盘及该下定盘间的该晶圆，其中该载体的制造方法包含：
准备作为用于制造该载体的材料的原料板材的步骤；
于该原料板材形成该支承孔的步骤；以及
将形成有该支承孔的该原料板材，以250μm以上的研光量进行研光加工的步骤。
2.如权利要求1所述的载体的制造方法，其中作为该原料板材，使用金属制的板材。
3.如权利要求1所述的载体的制造方法，其中该支承孔的形成为通过激光加工以进行。
4.如权利要求2所述的载体的制造方法，其中该支承孔的形成为通过激光加工以进行。
5.如权利要求1所述的载体的制造方法，其中进一步于至少该支承孔形成后，具有将该原料板材热处理的步骤，以及于研光加工后，具有将该原料板材抛光的步骤。
6.如权利要求2所述的载体的制造方法，其中进一步于至少该支承孔形成后，具有将该原料板材热处理的步骤，以及于研光加工后，具有将该原料板材抛光的步骤。
7.如权利要求3所述的载体的制造方法，其中进一步于至少该支承孔形成后，具有将该原料板材热处理的步骤，以及于研光加工后，具有将该原料板材抛光的步骤。
8.如权利要求4所述的载体的制造方法，其中进一步于至少该支承孔形成后，具有将该原料板材热处理的步骤，以及于研光加工后，具有将该原料板材抛光的步骤。
9.如权利要求1至8中任一项所述的载体的制造方法，其中进一步于至少形成该支承孔后，具有沿着形成于该原料板材的该支承孔的内周，将具有与被支承的该晶圆的周缘部接触的内周面的环状的插入件予以配置的步骤。
10.如权利要求1至8中任一项所述的载体的制造方法，其中于至少该研光加工前，对该原料板材，在形成该支承孔以外的孔的同时将该原料板材的外周加工为齿轮状。
11.如权利要求9所述的载体的制造方法，其中于至少该研光加工前，对该原料板材，在形成该支承孔以外的孔的同时将该原料板材的外周加工为齿轮状。
12.一种晶圆的双面研磨方法，将通过权利要求1至8中任一项所述的载体的制造方法所制造的载体配设于贴附有研磨布的上定盘及下定盘之间，将晶圆支承于形成于该载体的支承孔并且包夹于该上定盘及该下定盘之间而进行双面研磨。
13.一种晶圆的双面研磨方法，将通过权利要求9所述的载体的制造方法所制造的载体配设于贴附有研磨布的上定盘及下定盘之间，将晶圆支承于形成于该载体的支承孔并且包夹于该上定盘及该下定盘之间而进行双面研磨。
14.一种晶圆的双面研磨方法，将通过权利要求10所述的载体的制造方法所制造的载体配设于贴附有研磨布的上定盘及下定盘之间，将晶圆支承于形成于该载体的支承孔并且包夹于该上定盘及该下定盘之间而进行双面研磨。
15.一种晶圆的双面研磨方法，将通过权利要求11所述的载体的制造方法所制造的载体配设于贴附有研磨布的上定盘及下定盘之间，将晶圆支承于形成于该载体的支承孔并且包夹于该上定盘及该下定盘之间而进行双面研磨。
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